板式換熱器的特點(diǎn)與優(yōu)化設(shè)計(jì)

李旭

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720106

摘要：板式換熱器的廣泛應(yīng)用，使我國(guó)板式換熱器行業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)的板式換熱器在設(shè)計(jì)方面存在較大的差距。為了改善我國(guó)板式換熱器在設(shè)計(jì)方面存在的缺陷，本文針對(duì)板式換熱器的特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的敘述，同時(shí)對(duì)板式換熱器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得板式換熱器發(fā)揮最優(yōu)的效果。

關(guān)鍵詞：板式換熱器；特點(diǎn)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；展望

板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種高效換熱器（如下圖所示）。從構(gòu)造來(lái)看，換熱器的板片之間存在可流通的流道且其斷面較小，板片是熱量相互交換的媒介。板式換熱器相比于傳統(tǒng)的殼管式換熱器更有優(yōu)勢(shì)，在相同的泵功率消耗以及流動(dòng)阻力情況下，板式熱換器的傳熱系數(shù)會(huì)更高一籌。

板式換熱器圖

隨著科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，板式換熱器應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大，如輕工業(yè)、機(jī)械以及空調(diào)建筑行業(yè)等。板式換熱器具有諸多優(yōu)勢(shì)：首先，板式換熱器單元和單片面積大型化；其次，涌現(xiàn)了許多新型技術(shù)，將傳統(tǒng)的落后技術(shù)替換掉，例如墊片無(wú)膠連接技術(shù)，在很大程度上節(jié)省了板式換熱器的安裝以及維護(hù)時(shí)間，給消費(fèi)者和生產(chǎn)廠商帶來(lái)了方便與利益；與此同時(shí)，對(duì)于產(chǎn)品也進(jìn)行了升級(jí)和改進(jìn)，利用同一型號(hào)的板片設(shè)計(jì)兩種不同的波形夾角，使得不同壓力降能夠得到滿足；板式換熱器的板片材料類型眾多，如不銹鋼、蒙乃爾哈氏合金等材料。

板式換熱器在生活中有了高效的應(yīng)用，提高了技術(shù)和水平，同時(shí)也把我國(guó)在這一方面的優(yōu)勢(shì)顯現(xiàn)出來(lái)，為以后在這方面的突破打下了扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

1 板式換熱器的特點(diǎn)

板式換熱器的特點(diǎn)可分為技術(shù)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，技術(shù)特點(diǎn)體現(xiàn)出：第一，板式換熱器單元和單片面積大型化。第二，墊片無(wú)膠連接技術(shù)，在很大程度上節(jié)省了板式換熱器的安裝以及維護(hù)時(shí)間，給消費(fèi)者和生產(chǎn)廠商帶來(lái)了方便與利益；第三，同一型號(hào)的板片設(shè)計(jì)兩種不同的波形夾角，使得不同壓力降能夠得到滿足；第四，板式換熱器的多樣性材料制造工藝，使得產(chǎn)品的質(zhì)量提高了許多。板式換熱器結(jié)構(gòu)包含傳熱板片、密封墊圈、壓緊裝置以及其他種類的元件，其中傳熱板片對(duì)于板式換熱器尤為重要，是板式換熱器的核心組成部分，市場(chǎng)上常見(jiàn)的元件有人字形板、水平平直波紋板等。密封墊圈同樣是板式換熱器的重要組成部分，顧名思義密封的作用就是將流體密封起來(lái)，從而起到密封的效果，密封墊片安裝在密封槽內(nèi)，在工作的狀態(tài)下，將會(huì)承受到壓力和溫度的雙重作用，對(duì)這種情況，應(yīng)考慮在入口裝設(shè)過(guò)濾器，或采用再生冷卻系統(tǒng)。

2 板式換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 常規(guī)設(shè)計(jì)

通常情況下，常規(guī)設(shè)計(jì)首先要考慮到的就是設(shè)計(jì)計(jì)算這個(gè)核心問(wèn)題。設(shè)計(jì)計(jì)算主要包含兩項(xiàng)工作，第一項(xiàng)任務(wù)是傳熱計(jì)算，第二項(xiàng)任務(wù)是壓力降計(jì)算。板式換熱器的工程設(shè)計(jì)計(jì)算相對(duì)于傳統(tǒng)的一些換熱器較為簡(jiǎn)單，不需要進(jìn)行元件之間的設(shè)計(jì)，如果在工作中沒(méi)有超出壓力范圍，就不需要在這方面做出校正。則需要做的工作就是在合適的時(shí)候排列板塊之間位置，同時(shí)計(jì)算壓力值的范圍，最終計(jì)算出需要的板塊數(shù)量和總換熱面積即可。板塊的傳熱與和壓降有著密切的聯(lián)系，兩者必須相互相協(xié)調(diào)完成。

2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)

板塊換熱器的優(yōu)化是熱換器在達(dá)到工作要求的條件下，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。即用最小的成本達(dá)到最優(yōu)指標(biāo)要求。對(duì)于優(yōu)化的對(duì)象，首先要以一個(gè)多變量函數(shù)作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，在自變量（x）的約束范圍之內(nèi)使得因變量（y）的取值最大或者最小，這樣就達(dá)到優(yōu)化板式換熱器的目的。第一步，找到目標(biāo)，目標(biāo)會(huì)隨著實(shí)際問(wèn)題的變化而不斷變化。第二步，確定目標(biāo)函數(shù)的決策變量，再設(shè)計(jì)自變量的取值范圍，通過(guò)對(duì)不斷變化自變量的取值，得出因變量的最大值與最小值，從而根據(jù)要求選擇最優(yōu)數(shù)值，使得換熱器得到優(yōu)化。

3 未來(lái)發(fā)展展望

科技的不斷進(jìn)步使得我們的生活不斷改變，同時(shí)板塊換熱器也在不斷發(fā)展升級(jí)，換熱器的構(gòu)造中，有許多可以相互流通的流道，其面積較小，通過(guò)板片完成熱量的交換，相比于傳統(tǒng)的殼管式換熱器板式換熱器有更大的優(yōu)勢(shì)。在未來(lái)的發(fā)展中，板式換熱器將借助其諸多優(yōu)點(diǎn)在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用更為廣泛，與此同時(shí)，板式換熱器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會(huì)不斷優(yōu)化升級(jí)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著板式換熱器在我國(guó)的不斷發(fā)展，在各行各業(yè)的應(yīng)用日益廣泛，因?yàn)槠渚哂谐杀镜土膬?yōu)勢(shì)，使得換熱器有了更近一步的優(yōu)勢(shì)來(lái)迎合市場(chǎng)的步伐，并在以后的市場(chǎng)中占據(jù)一席之地。本文針對(duì)板式換熱器的特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的敘述，同時(shí)對(duì)板式換熱器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得板式換熱器發(fā)揮最優(yōu)的效果，為之后板式換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究奠定了一定的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]任承欽，湯廣發(fā)，張國(guó)強(qiáng)，等.一種新型板式換熱器的設(shè)計(jì)及傳熱特性的模擬研究[J].暖通空調(diào)，2013，33（5）：106110.

[2]趙鎮(zhèn)南.板式換熱器人字波紋傾角對(duì)傳熱及阻力性能影響[J].石油化工設(shè)備，2001，30（z1）：13.

[3]吳華新，孫剛.波紋傾角β對(duì)空氣在波紋流道內(nèi)的流阻與傳熱影響的數(shù)值分析[J].熱能動(dòng)力工程，2008，23（5）：531534.